纤维新材料

• Ti_3C_2T_x MXene抗蛋白质吸附的分子模拟

  陈莉;朱袁锋;

  为阐明Ti_3C_2T_x MXene抗蛋白质的吸附机理，以分子动力学模拟为手段，设计了常见的几种蛋白质（β_2微球蛋白、人血清蛋白（HSA）、牛血清蛋白（BSA）和溶菌酶）在水相里的动力学行为，作为蛋白质吸附模型参考系，系统地探究了Ti_3C_2O_2、Ti_3C_2(COOH)(OH)_3、Ti_3C_2(NH_2)_2、Ti_3C_2(COOH)_2和Ti_3C_2(OH)_2 MXene等5种表面官能团性质不同的Ti_3C_2T_x MXene对蛋白质构象的影响。结果表明：将参考系和上述5种Ti_3C_2T_x MXene表面的均方根位移和均方根波动进行比较，发现偏差幅度均在0.5 nm以内，说明这些蛋白质在Ti_3C_2T_x MXene的表面保留着天然构象，其中，Ti_3C_2(OH)_2 MXene和Ti_3C_2(COOH)_2 MXene因其亲水性最好，对蛋白质形变的影响最小；模拟过程中牛血清蛋白和Ti_3C_2O_2的质心距离始终保持恒定（3.5 nm),Ti_3C_2O_2/PVDF膜的BSA吸附量从纯PVDF膜的65μg/cm~2降低到28μg/cm~2，说明Ti_3C_2T_x MXene具有显著的抗蛋白吸附特性；此外，模拟结果还从原子水平展示了抗蛋白质实验过程中Ti_3C_2T_x MXene通过水化层的空间位阻效应减少了对蛋白质的吸附。

  2023年02期 v.42;No.209 1-5页 [查看摘要][在线阅读][下载 1248K]
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• 静电纺聚酰亚胺基摩擦纳米发电机的制备及性能

  闫静;望希言;朱宁;吕梦蝶;秦跃彬;

  为获得高性能的摩擦纳米发电机（triboelectric nanogenerator,TENG），采用静电纺丝技术和酰胺化工艺制备了具有高表面粗糙度和孔隙结构的聚酰亚胺（polyimide,PI）纳米纤维薄膜，将其作为负摩擦材料构筑TENG。探究了PI纳米纤维膜的厚度、TENG的接触分离距离和工作面积对其输出性能的影响。结果表明：基于静电纺PI膜的TENG的输出性能随着PI纳米纤维膜厚度、TENG接触分离距离的增加均呈现先增加后减小的趋势，并随着工作面积的增加而增加；当纤维膜厚度为114.1μm、接触分离距离为10 mm、工作面积为20 cm~2时，开路电压、短路电流和转移电荷达到最大，分别为235 V、22.5μA和92 nC，此时输出功率密度为3 W/m~2，可以将50 V 1μF的电容器在7 s内充电至4 V，展示了基于静电纺PI纳米纤维膜TENG的应用潜能。

  2023年02期 v.42;No.209 6-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 2676K]
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• 冠醚交联聚砜膜的制备及其锂镁分离性能

  严峰;冯明娜;郭宗华;王明霞;方洪波;

  为解决冠醚化合物用于传统液-液萃取分离锂镁时冠醚易于流失的问题，以二氨基二苯并14-冠-4(DAB14C4)和氯甲基聚砜（CMPSf）为原料，采用反应-相转化一锅法制备冠醚交联聚砜膜（DAB14C4-crPSf）。考察交联反应温度、反应时间、热处理时间及反应液中冠醚浓度等因素对DAB14C4-cr-PSf膜中冠醚固载量的影响，探究DAB14C4-cr-PSf膜对Li~+的选择吸附性及锂镁分离性能。结果表明：当交联反应时间为8 h、反应温度为45℃、70℃热水处理1.5 h、冠醚质量分数为0.5%时，DAB14C4-cr-PSf膜达到最佳冠醚固载量（0.190 mmol/g）；在Flow-through模式下，DAB14C4-cr-PSf对Li~+的吸附量（Q_(Li)）及锂镁分离因子（α）分别为8.55 mg/g和5.96；当有K~+、Na~+等离子共存时，DAB14C4-cr-PSf膜对于Li~+/K~+、Li~+/Na~+和Li~+/Mg~(2+)的分离因子分别为11.41、10.50和5.69，表明DAB14C4-cr-PSf膜对Li~+具有选择性吸附能力，且Li~+/Mg~(2+)的分离性能几乎不受干扰离子影响。

  2023年02期 v.42;No.209 13-21页 [查看摘要][在线阅读][下载 3396K]
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• 海藻酸钠/聚丙烯腈超滤膜的制备及性能

  刘晓辉;杨璇;闫弘津;

  针对聚丙烯腈（PAN）超滤膜亲水性差和易污染的缺点，以含天然多糖的海藻酸钠（SA）和PAN为原料，采用涂覆法制备SA/PAN复合膜，通过离子交换，Ca~(2+)、Zn~(2+)、Mg~(2+)等二价金属离子与SA在PAN表面形成了交联网络结构。利用傅里叶红外光谱、扫描电镜、水接触角测试、静态抗蛋白吸附测试和热重分析等技术表征复合膜的结构与浸润性、抗污染性和热稳定性，研究金属离子和SA浓度对复合膜亲水性和抗污染性的影响规律。结果表明：SA(2%)-Ca~(2+)/PAN、SA(1%)-Zn~(2+)/PAN和SA(1%)-Mg~(2+)/PAN复合膜有较高的孔隙率，分别为51.80%、31.58%和32.80%；与纯PAN膜相比，Ca~(2+)-SA/PAN复合膜的水接触角由76.0°降至31.8°，静态蛋白质吸附量由66μg/cm~2降至6μg/cm~2，说明SA的引入可以明显提高复合膜的亲水性和抗污染性；SA和金属离子的引入对PAN膜的热稳定性影响较小。

  2023年02期 v.42;No.209 22-27+33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1778K]
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染整与化工

• 超声制备复合材料Fe-Co PBAs@ZIFs及其催化性能

  黄艳凤;陶明明;孙亚范;孟志超;

  为利用硫酸根自由基快速高效地降解染料废水，通过温控超声方法制备了一种新型金属有机骨架（MOFs）复合材料Fe-Co PBAs@ZIFs，采用TEM、SEM、EDS、XRD、BET等技术对Fe-Co PBAs@ZIFs进行结构表征，并将其用于催化过氧化单硫酸盐（PMS）降解罗丹明B(RhB)和亚甲基蓝（MB）染料。结果表明：Fe-Co PBAs@ZIFs核壳结构可在短短数十分钟之内成功合成，其大小均匀、形貌良好，且具有超高的比表面积（1760.328 m~2/g）和较好的热稳定性；在PMS和Fe-Co PBAs@ZIFs共存的体系中，RhB和MB分别可在5和4min内完全降解，表明Fe-Co PBAs@ZIFs具有良好的催化降解活性。

  2023年02期 v.42;No.209 28-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1574K]
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• 支链烷基苯磺酸钠溶液的界面扩张流变性质

  田玉芹;胡秋平;张路;陶震;严峰;

  为了更加深入地了解烷基支链化对烷基苯磺酸钠界面扩张流变性质的影响，通过滴外型分析法，研究了十六烷基-2-苯磺酸钠（2-φ-C_(16)）、十六烷基-4-苯磺酸钠（4-φ-C_(16)）、十六烷基-6-苯磺酸钠（6-φ-C_(16)）和十六烷基-8-苯磺酸钠（8-φ-C_(16)）4种不同支链化程度的烷基苯磺酸盐溶液的界面扩张流变性质，考察了吸附时间、振荡频率、溶液浓度对界面扩张弹性模量和粘性模量的影响。结果表明：4种支链烷基苯磺酸钠都有较强的界面活性；除6-φ-C_(16)外，其他支链烷基苯磺酸钠在较宽的浓度范围内，慢弛豫过程控制界面膜性质，而高浓度条件下扩散交换过程起主导作用；支链化程度较大的烷基苯磺酸钠分子尺寸较小，向界面扩散的速度更快，同时油分子的插入削弱了支链烷基苯磺酸钠分子链间的相互作用，界面扩张弹性明显降低；此外，支链化程度的增大使支链烷基之间的相互作用产生的弛豫过程增强，扩张粘性增大。

  2023年02期 v.42;No.209 34-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1931K]
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• 某海水功能饮品中常量离子对脂肪酶的影响

  马敬环;王步月;刘莹;高然;

  为揭示某海水功能饮品的作用机理并强化其功能，通过检测加入某海水功能饮品及其所含5种常量离子（Mg~(2+)、Ca~(2+)、Na~+、K~+和B~(3+)）后脂肪酶的活力、Zeta电位、紫外和荧光光谱的变化，初步揭示了该饮品及其所含5种离子对脂肪酶的影响和作用机理。结果表明：该饮品及其所含5种离子对脂肪酶的活力和稳定性均有促进作用，且随着离子浓度的升高作用增强；海水功能饮品可使脂肪酶的Zeta电位绝对值增加，紫外吸收和荧光强度增强，最大吸收峰位红移3 nm，由此说明海水功能饮品中的5种离子可能通过改变蛋白质分子的微环境极性，改变氨基酸残基的带电性等特性，影响酶分子构象，从而改善酶活力及功能。

  2023年02期 v.42;No.209 42-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 2097K]
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电子信息与自动化

• 基于脑电模糊熵的呼吸暂停事件自动检测方法

  王瑶;杨天顺;王金海;韦然;赵晓赟;

  针对医用多导睡眠监测仪不便于家用普及的问题，设计了一种基于单一脑电信号的呼吸暂停事件检测算法，利用巴特沃斯滤波器对脑电信号进行频带分解，采用基于模糊熵的方法在子带信号中提取特征参数，对比呼吸暂停和正常呼吸期间对应脑电模糊熵的变化，建立机器学习分类模型对呼吸暂停事件和正常呼吸事件进行分类，并采用来自2个独立数据库的55名被试的睡眠脑电数据对该方法的有效性进行验证。结果表明：该方法在公共数据和临床数据中分别取得了93.25%和94.50%的准确率，证明了脑电模糊熵可有效地表征呼吸暂停期间的脑电特性，为便携式呼吸暂停检测设备的实现提供了理论基础及技术支持。

  2023年02期 v.42;No.209 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 1295K]
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• 基于RKADE-SS-FDTD方法的无条件稳定高阶CFS-PML算法

  李建雄;魏之栋;

  为了提升完全匹配层（PML）算法的吸收效果，提出了一种用于截断非磁化等离子体的高阶复频率偏移PML(HO-CFS-PML)算法。该算法将龙格-库塔辅助微分方程（RKADE）算法和分裂步时域有限差分（SS-FDTD）算法相结合，来对非磁化等离子体进行仿真。在计算域边界处，引入了由辅助微分方程（ADE）算法实现的HO-CFS-PML用于截断开放区域中的等离子体，并通过一个数值算例进行模拟。结果表明：所提出的HORKADE-SS-CFS-PML算法在柯朗-弗里德里希斯-列维（CFL）数（CFLN）为8时，相比于传统CFS-PML算法，时间减少率可以达到79.2%，证明了该算法能够有效地消除柯朗-弗里德里希斯-列维（CFL）稳定性条件的约束，大大节省了计算时间；此外，HO-RKADE-SS-CFS-PML算法的最大相对反射误差可以达到-115 dB，明显小于其他算法的相对反射误差，并且随着CFLN的增大，该算法不会像RKADE-ADI-CFS-PML算法那样产生明显的误差增大现象，证明本文算法在大时间步长下拥有比其他算法更好的吸收电磁波的能力。

  2023年02期 v.42;No.209 55-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 846K]
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• 基于节点剩余能量和位置的无线传感网络分簇方法

  苗长云;郭芮;李杰;

  针对分簇方法存在未考虑节点剩余能量、能耗效率低、网络生命周期短、造成节点过早死亡的问题，提出一种基于节点剩余能量和位置的无线传感网络分簇方法（RELCHP），该方法首先采用低功耗低时延协议分簇（LEACH），经稳定阶段后，再进行分簇；再分簇中，建立了节点剩余能量和位置阈值模型，根据该模型选取簇头，确定簇头节点后，广播消息给整个网络，非簇头节点按照接收到的各个簇头的广播消息信号的强弱，请求加入离自己最近的簇头；分簇结束，经稳定阶段后再按照该模型重新进行分簇，直至全部节点能量耗尽。通过OPNET仿真平台进行仿真实验，结果表明：与LEACH、LEACH-F分簇方法相比，该分簇方法的能耗效率比LEACH方法提高了19.4%，比LEACH-F方法提高了8.3%；网络生命周期比LEACH方法提高了29.6%，比LEACH-F方法提高了9.5%。

  2023年02期 v.42;No.209 61-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 988K]
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• 基于PageRank传播机制的超图神经网络

  刘彦北;周敬涛;

  针对传统超图神经网络卷积过程中层数过深过拟合以及传播范围小的问题，将超图神经网络（HGNN）与网页排名机制PageRank相结合，并利用个性化的改进传播方案，构建了基于PageRank传播机制的超图神经网络（HGNNP），在扩大学习领域的同时保持对根节点信息的有效关注，邻域范围扩大且可调节。在ModelNet40数据集和NTU数据集上对HGNNP的分类效果进行了验证。结果表明：HGNNP在ModelNet40数据集和NTU数据集上的最高分类准确率分别达到了93.07%和85.79%，相比HGNN分别提高了0.47%和8.59%，分类效果更好，且克服了过平滑问题；而且，随网络层数加深HGNNP的分类效果趋于稳定。

  2023年02期 v.42;No.209 67-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1169K]
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机械设计与制造

• 增大间隔织物间距的拖纱机构设计与优化

  杨建成;杨超群;岳三旺;刘家辰;

  针对现有间隔织物立体织机不能织造大间距间隔织物的弊端，提出了一种在二维无梭织机上织造大间距间隔织物的技术，设计了一种由送入机构、拖拉机构和拖纱杆组成的增大间隔织物间距的拖纱机构。对影响拖纱过程稳定性及织物间距精度的关键部件拖纱杆在2种运动阶段下的受力情况进行有限元分析，基于响应面法以拖纱杆在拖纱运动阶段的最大变形为优化目标，对拖纱杆的结构参数进行优化设计。结果表明：加装拖纱机构后，织机可以织造间距取值范围为110～322 mm的间隔织物；相较于原方案，优化方案中拖纱杆在送入阶段的最大变形减少了0.7%，在拖纱运动阶段的最大变形减少了18.92%。

  2023年02期 v.42;No.209 74-80页 [查看摘要][在线阅读][下载 2048K]
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• 三圆弧齿廓谐波齿轮的负载啮合性能仿真

  陈晓霞;刘军波;邢静忠;姚云鹏;

  为揭示负载工况下谐波齿轮传动的多齿啮合状态，提升负载传动性能，建立三圆弧空间齿廓实体单元谐波齿轮有限元模型。定义柔轮与波发生器、齿面间的面-面接触关系，对刚轮施加逐步增大的转角位移，模拟空载、额定转矩至瞬间容许最大转矩时齿面的啮合状态，提取轮齿啮合力和齿面接触压力大小及分布；分析不同工况下轮齿啮合力周向分布和齿面接触压力的变化规律，评估柔轮齿向修形的三圆弧空间齿廓谐波齿轮的负载啮合性能。结果表明：三圆弧空间齿廓在波发生器的长轴区设置最小初始侧隙，形成的凸-凹啮合区可以以更低的接触压力承载更大的负载转矩；利用齿向修形设置从中截面向后截面逐渐增大的初始侧隙有利于形成轴向更宽的齿面接触区；随负载增大，最大啮合力向长轴右侧偏移，右侧啮合力增幅快，呈平台分布；最大接触压力沿周向呈3个峰值分布，且最大值发生在有波发生器径向支撑的中截面，可有效增加负载刚度，提升承载能力。

  2023年02期 v.42;No.209 81-88页 [查看摘要][在线阅读][下载 2527K]
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